C—动态内存分配之malloc与realloc的区别

2023-10-24 11:44:52

转载： https://www.cnblogs.com/tangshiguang/p/6735402.html

在程序的执行期间分配内存时，内存区域中的这个空间称为堆(heap)。

还有另一个内存区域，称为栈(stack)，其中的空间分配给函数的参数和本地变量。在执行完该函数后，存储参数和本地变量的内存空间就会释放。

堆中的内存是由程序员控制的。在分配堆上的内存时，由程序员跟踪所分配的内存何时不再需要，并释放这些空间，以便于以后重用它们。

使用动态内存很明显的好处就是：不需要预先分配存储空间且分配的空间可以根据程序的需要扩大或缩小，这样可以有效的使用内存空间。

malloc和free

C函数库中的malloc和free分别用于执行动态内存分配和释放。这两个函数的原型如下所示，他们都在头文件stdlib.h中声明。

void *malloc ( size_t size );

void free ( void *pointer );

malloc的作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。其参数是一个无符号整形数，返回值是一个指向所分配的连续存储域的起始地址的指针。还有一点必须注意的是，当函数未能成功分配存储空间（如内存不足）就会返回一个NULL指针。所以在调用该函数时应该检测返回值是否为NULL，确保非空之后再使用非常重要。

注意：给free函数传递其它的值很可能造成死机或其它灾难性的后果。

malloc所分配的内存是一块连续的空间。同时，malloc实际分配的内存空间可能会比你请求的多一点，但是这个行为只是由编译器定义的。malloc不知道用户所请求的内存需要存储的数据类型，所以malloc返回一个void *的指针，它可以转换为其它任何类型的指针。

由于内存区域总是有限的，不能不限制地分配下去，而且一个程序要尽量节省资源，所以当所分配的内存区域不用时，就要释放它，以便其它的变量或者程序使用。这时我们就要用到free函数。free的参数必须要么是NULL，要么是从malloc、relloc、calloc返回的值。作用是释放之前返回的指针指向的内存空间，向free传递一个NULL参数不会产生任何效果。

calloc和realloc与malloc的区别

calloc和realloc的原型如下：

void *calloc ( size_t num_elements, size_t element_size );

void *realloc (void *ptr, size_t new_size );

calloc和malloc 主要的区别在于前者在返回内存的指针之前将它初始化为0，另外它们请求数量的方式不同。calloc的参数包括所需元素的数量和每个元素的字节，根据这些值可以计算出总共需要分配的内存空间。

realloc函数用于修改一个原先已经分配的内存块的大小，可以使一块内存的扩大或缩小。当起始空间的地址为空，即*ptr = NULL,则同malloc。当*ptr非空：若nuw_size < size,即缩小*ptr所指向的内存空间，该内存块尾部的部分内存被拿掉，剩余部分内存的原先内容依然保留；若nuw_size > size,即扩大*ptr所指向的内存空间，如果原先的内存尾部有足够的扩大空间，则直接在原先的内存块尾部新增内存，如果原先的内存尾部空间不足，或原先的内存块无法改变大小，realloc将重新分配另一块nuw_size大小的内存，并把原先那块内存的内容复制到新的内存块上。因此，使用realloc后就应该改用realloc返回的新指针。

下面是使用动态分配的内存的基本规则：

●避免分配大量的小内存块。分配堆上的内存有一些系统开销，所以分配许多小的内存块比分配几个大内存块的系统开销大。

●仅在需要时分配内存。只要使用完堆上的内存块，就释放它。

●总是确保释放已分配的内存。在编写分配内存的代码时，就要确定在代码的什么地方释放内存。

●在释放内存之前，确保不会无意中覆盖堆上分配的内存的地址，否则程序就会出现内存泄漏。在循环中分配内存时，要特别小心。

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转载：https://www.cnblogs.com/mfrbuaa/p/5383026.html

做C这么久了，才了解calloc函数也是挺丢人的。

从网上找了非常多关于这两者差别的文章。有的甚至总结了好多人的结论。但我感觉都没有说的非常明确。

当中关于函数原型的差别根本就不是必需再讨论了，是个人都能看出參数不一样。须要讨论的是从原型中反应出的问题。

从原型上看，malloc的含义是“给我一个大小为size的连续内存”，而calloc貌似是“给我n个大小为size的内存”。

因为这种原型。有人说（不知道是不是官方也这么说）calloc返回的对象数组而malloc仅仅是一块连续的内存。

这让我产生了非常大的迷惑。为什么返回值仅仅有一个？难道返回的是数组的首地址，数组里面存的是分配的n块内存的地址？难道calloc的n个大小为size的连续内存，在这n个之间却可能是不连续的？假设是这样对这块内存怎么释放呢？“n个大小为size的内存”这句话本身就有歧义（是“一块内存大小是n个size”呢？还是“n块内存每块大小为size”），带着这些疑问我看了看用calloc申请的内存是怎样用free来释放的，结果是跟malloc一样仅仅free一次就够了。这个结果瞬间让我认为calloc就是个谜一样的存在。

这个网址（http://www.cnblogs.com/ecizep/p/4417573.html）中在比較二者时有这么一段描写叙述：

“malloc在分配内存的时候会保留一定的空间用来记录分配情况，分配的次数越多，这些记录占用的空间就越多。另外，依据malloc实现策略的不同，malloc每次在分配的时候，可能分配的空间比实际要求的多些。多次分配会导致很多其它的这样的浪费，当然，这些都跟malloc的实现有关”。

记录内存的使用情况是非常正常的啊，要不内存怎么用free来释放呢？可是这里强调malloc的这一点却没有说calloc，难道calloc不用记录？那么free是怎样释放用它申请的空间的？calloc究竟是个什么？太奇妙了，我该看看calloc的源代码。

从以下这个网址我找到了一段calloc的源代码（apple的地址至少还稍具权威性），尽管实现方式有多种，但这段代码就足以可以说明calloc是什么了：

http://www.opensource.apple.com/source/gcc/gcc-5575.11/libiberty/calloc.c

摘抄代码例如以下：

#include "ansidecl.h"
#include <stddef.h>

/* For systems with larger pointers than ints, this must be declared.  */
PTR malloc (size_t);
void bzero (PTR, size_t);

PTR
calloc (size_t nelem, size_t elsize)
{
  register PTR ptr;  

  if (nelem == 0 || elsize == 0)
    nelem = elsize = 1;
  
  ptr = malloc (nelem * elsize);
  if (ptr) bzero (ptr, nelem * elsize);
  
  return ptr;
}

看了这段代码。能表达我心情的仅仅有呵呵二字了

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1、malloc分配的内存是连续的。
2、堆中的内存不一定是连续的。而是一块一块以链表的形式存在的。而链表中的每一个节点（即一块）都是连续的。
3、分配算法是，找到合适大小的一块，分配给用户，如果没有，则把大块的切正两小块。用户释放后，需要进行小块内存的合并。

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